ન્યૂક્લિયર ઇજનેરી

વિદ્યુત ઉત્પાદન માટે ન્યૂક્લિયર વિખંડન-પ્રક્રિયા ઉપર આધારિત ઇજનેરી. યુરેનિયમ જેવાં કેટલાંક દળદાર તત્વોના પરમાણુ-ન્યૂક્લિયસ સાથે ન્યૂટ્રૉનના અથડાવાથી ઊર્જાના ઉત્સર્જન સાથે તેનું આશરે સરખા એવા બે ટુકડાઓમાં વિખંડનઘટકોમાં વિભાજન થાય છે. ન્યૂક્લિયર વિખંડન નામે ઓળખાતી આ પ્રક્રિયામાં ઉચ્ચ ગતિશક્તિ ધરાવતા વિખંડન–ઘટકો ઉપરાંત ન્યૂટ્રૉન, ન્યૂટ્રિનો બીટા(β or beta)કણો અને ગામા (γ or gamma) કિરણો પણ મળી આવે છે. આ પ્રક્રિયાથી નીપજતા ઝડપી ન્યૂટ્રૉનને વિખંડન-ન્યૂટ્રૉન કહે છે. યોગ્ય સંજોગોમાં આ વિખંડન-ન્યૂટ્રૉન અન્ય ન્યૂક્લિયસનું વિખંડન કરી શકે છે. આમ એક પ્રક્રિયા પોતાના જેવી જ બીજી પ્રક્રિયા તરફ દોરતી ઊર્જાના ઉત્સર્જન સાથે અવિરત આગળ ધપતી વિખંડન-શૃંખલા પ્રક્રિયા મળી રહે.

ન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયાથી અંકુશિત દરે ઊર્જા આપતા સાધનને ન્યૂક્લિયર રિએક્ટર કહે છે અને તે નિમ્નલિખિત મુખ્ય ભાગોનું બનેલું હોય છે : (1) ન્યૂક્લિયર ઈંધણ અથવા ઈંધણ અને વિમંદક(moderator)ની રચના ધરાવતું ‘પ્રક્રિયક હાર્દ’. વિખંડન-ન્યૂટ્રૉનની ગતિ ઘટાડી તેને ધીમી પાડવાનું કાર્ય વિમંદક કરે છે. અવિરત આગળ વધતી વિખંડન-શૃંખલા-પ્રક્રિયાથી પ્રક્રિયક હાર્દમાં મોટા પ્રમાણમાં ઉષ્મા ઉત્પન્ન થાય છે. (2) ન્યૂટ્રૉન ચુવાક લઘુતમ બનાવતું ‘પરાવર્તક’. (3) ઊર્જા – ઉત્પાદનનો દર આગળ રાખતી ‘નિયમન વ્યવસ્થા’. ન્યૂટ્રૉનનું વધારે શોષણ કરતા કૅડમિયમ કે બોરોનના સળિયા જેમનું દૂરથી નિયમન કરી શકાય છે. (4) પ્રક્રિયક હાર્દમાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા શોષી લઈ, વરાળ ઉત્પન્ન કરવા તેને અન્યત્ર પહોંચાડતું ‘શીતક’. પમ્પ વડે શીતકને હાર્દમાંથી વહેવડાવવામાં આવે છે. (5) હાનિકારક વિકિરણોને રિએક્ટર બહાર નીકળતાં અટકાવતું ‘શીલ્ડ’.

ન્યૂક્લિયર રિઍક્ટરથી ઉત્પન્ન ઉષ્માનું વીજશક્તિમાં રૂપાંતર કરી વપરાશમાં આપતા સંકુલને ‘ન્યૂક્લિયર પાવરસ્ટેશન’ કહે છે.

ન્યૂક્લિયર વિખંડન-પ્રક્રિયાના ઉપયોગ પર આધારિત આ ન્યૂક્લિયર ઇજનેરીમાં ન્યૂક્લિયર રિએક્ટરની રચના અને નિર્માણ, સંલગ્ન જરૂરિયાતોની પૂર્તિ, વિશિષ્ટ દ્રવ્યોનો વિકાસ અને ઉત્પાદન તેમજ રિએક્ટરની નીપજનું વ્યવસ્થાપન એટલાનો સમાવેશ થાય છે.

ન્યૂક્લિયર ઈંધણ : કુદરતમાં મળતું યુરેનિયમ બે પ્રકારના પરમાણુઓનું બનેલું હોય છે. આ બે સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવતા સમસ્થાનિકો પૈકી યુરેનિયમ-235ના પરમાણુની ન્યૂક્લિયસ 235 ન્યૂક્લિયૉન ધરાવે છે અને તે કુદરતમાં માત્ર 0.71 % પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ છે. બાકીના પ્રમાણમાં રહેલા યુરેનિયમ-238ના પરમાણુની ન્યૂક્લિયસ 238 ન્યૂક્લિયૉનની બનેલી હોય છે.

યુરેનિયમ-235નું ન્યૂક્લિયર વિખંડન સામાન્ય ગતિવાળા ન્યૂટ્રૉનથી થઈ શકે છે, આથી તેને અને તેના જેવા બીજા માનવસર્જિત યુરેનિયમ-233 અને પ્લૂટોનિયમ-239ને વિખંડનશીલ કે વિખંડ્ય તત્વો કહે છે.

કુદરતમાં મળતા થોરિયમ-232 અને યુરેનિયમ-238ના ન્યૂક્લિયર વિખંડન માટે 4.4 × 10⁶ મી/સે. થી વધુ ઝડપવાળા ન્યૂટ્રૉન જોઈએ છે. આનું ન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયાઓ દ્વારા યુરેનિયમ-233 અને પ્લૂટોનિયમ-239 જેવાં વિખંડ્ય તત્વોમાં પરિવર્તન કરી શકાતું હોવાથી એમને ફળદ્રૂપ (fertile) તત્વો કહે છે.

વિખંડ્ય તત્વ ધરાવતા દ્રવ્યને ન્યૂક્લિયર ઈંધણ કહે છે. તે પ્રાકૃતિક યુરેનિયમ, યુરેનિયમ-235ની માત્રા વધારેલી હોય તેવું સમૃદ્ધ યુરેનિયમ, યુરેનિયમ-233 કે પ્લૂટોનિયમ-239માંથી બને છે.

ઈંધણના સ્વરૂપની પસંદગી વિવિધ સંજોગો પર આધાર રાખે છે. યુરેનિયમ ઈંધણ મહદ્અંશે ઘન અવસ્થામાં ધાતુ કે મિશ્રધાતુની પ્લેટ, સળિયા, પિનો કે પૅલેટોના આકારમાં હોય છે. તે યુરેનિયમ ડાયૉક્સાઇડ કે યુરેનિયમ કાર્બાઇડનાં બનેલાં હોય છે. વિખંડન-ઘટકોનો દુર્વ્યય અટકાવવા, કિરણોત્સર્ગ સીમિત કરવા અને હવા, પાણી કે શીતક દ્રવ્યો સાથેની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાથી બચાવવા ઈંધણને ઍલ્યુમિનિયમ, ઝરકોનિયમ કે સ્ટેનલેસ સ્ટીલનાં કવચ અથવા આવરણ આપી સુરક્ષિત બનાવાય છે.

વિખંડ્ય તત્વ ધરાવતા ખનિજના ખોદકામથી માંડીને ન્યૂક્લિયર ઈંધણ બનાવવાની, પ્રક્રિયક હાર્દમાં તેનો સુયોગ્ય ઉપયોગ કરવાની, વણવપરાયેલા ઈંધણને પુન: ઉપયોગમાં લેવાની અને રેડિયો-ઍક્ટિવ બગાડ કે કચરાના હાનિરહિત નિકાલ સુધીનાં તમામ કાર્યોની શૃંખલાથી ન્યૂક્લિયર ઈંધણ-ચક્ર બને છે. તેના બે પ્રકાર પૈકી એક યુરેનિયમ-પ્લૂટોનિયમ ચક્ર અને બીજું થોરિયમ-યુરેનિયમ ચક્ર છે.

યુરેનિયમ-પ્લૂટોનિયમ ચક્ર મુખ્યત્વે નીચે પ્રમાણેની કાર્યપ્રણાલી ધરાવે છે :

(1) ખાણકામ : પિચ બ્લેન્ડ કે યુરેનિનાઇટ ધરાવતી કાચી ધાતુ ખોદી કાઢવામાં આવે છે. એમ કરતાં એ ધાતુનું કેટલું પ્રમાણ છે, તે કયા પ્રકારની જમીનમાં કેટલે ઊંડે છે તેનુંયે ધ્યાન રાખવામાં આવે છે.

(2) સાંદ્રીકરણ : કાચી ધાતુનો ભૂકો બનાવી તેમાં પાણી નાખી તેનો રગડો બનાવાય છે. યોગ્ય રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓથી તેને એમોનિયમ ડાઇયુરેનેટ[(NH₄)₂U₂O₇]માં ફેરવી, કૅલ્શિનેટ કરી 70 %થી 90 % ઑક્સાઇડ (U₃O₈) ધરાવતી યેલો કેક બનાવાય છે.

(3) રૂપાંતરણ : યોગ્ય રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓથી ઑક્સાઇડને વિશુદ્ધ  યુરેનિયમ હેક્સાફ્લોરાઇડ(UF₆)માં રૂપાંતરિત કરાય છે.

(4) સમૃદ્ધીકરણ : યુરેનિયમ હેક્સાફ્લોરાઇડમાં યુરેનિયમ-235ના ફ્લોરાઇડની માત્રા વધારવા વિદ્યુતચુંબકીય પૃથક્કરણ (electromagnetic separation), વાયુ-વિસરણ (gaseous diffusion), અપકેન્દ્રણ (centrifugation), લેસર બીમ કે આયન એક્સચેંજ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ થાય છે. એ દ્વારા સમૃદ્ધ યુરેનિયમ મેળવાય છે.

(5) ઈંધણ-નિર્માણ : સમૃદ્ધ ફ્લોરાઇડને ઘન સિરૅમિક રૂપે યુરેનિયમ ડાયૉક્સાઇડ(UO₂)માં ફેરવવામાં આવે છે. તેના બારીક ભૂકામાંથી, દબાણ આપી નાની નળાકાર પૅલેટો બનાવવામાં આવે છે અને તેને કવચ કે આવરણયુક્ત કરવામાં આવે છે.

(6) ઉપયોગ : રિએક્ટરના પ્રક્રિયક હાર્દમાં ન્યૂક્લિયર ઈંધણથી ઊર્જા ઉત્પન્ન થાય છે.

ઈંધણ રૂપે મુકાયેલા પ્રાકૃતિક યુરેનિયમમાં કે સામાન્ય સમૃદ્ધ યુરેનિયમમાં વિપુલ માત્રામાં યુરેનિયમ-238 રહેલું હોય છે, જે ન્યૂટ્રૉનના શોષણથી પ્લૂટોનિયમ-239માં પરિણમી શકે છે. આમ આ ચક્રમાં વિખંડ્ય (યુરેનિયમ-235), ફળદ્રૂપ (યુરેનિયમ-238) અને જનિત વિખંડ્ય (પ્લૂટોનિયમ-239) તત્વોનો સમાવેશ થાય છે.

(7) વપરાયેલા ઈંધણનું પુનર્નિર્માણ : વપરાયેલું ઈંધણ પ્રબળ રેડિયોઍક્ટિવ હોવાથી તેને થોડા સમય (કેટલાક મહિના) માટે ‘ઠારવા’ માટે સંગ્રાહકમાં રાખવામાં આવે છે. આ સમય દરમિયાન અલ્પજીવી રેડિયોઍક્ટિવ તત્વો ક્ષય પામે છે અને ગરમી પણ દૂર થાય છે. ત્યારબાદ તેમાંથી (i) જનિત પ્લૂટોનિયમ અને (ii) વણવપરાયેલ યુરેનિયમના નિષ્કર્ષ માટે ઈંધણ-પુનર્નિર્માણ પ્લાન્ટમાં મોકલવામાં આવે છે.

(8) નિષ્કર્ષિત યુરેનિયમને સમૃદ્ધીકરણથી ચક્રમાં સામેલ કરાય છે. જનિત પ્લૂટોનિયમને ઑક્સાઇડ(P_u O₂)માં ફેરવીને અને શેષ યુરેનિયમ ડાયૉક્સાઇડ(UO₂)ને ઈંધણનિર્માણથી ચક્રમાં સામેલ કરાય છે.

ન્યૂક્લિયર પ્લાન્ટમાં સલામતી : ન્યૂક્લિયર વિખંડન-પ્રક્રિયાથી ઉત્પન્ન થતા વિખંડન-ઘટકો સામાન્યત: અસ્થાયી અને પ્રબળ રેડિયોઍક્ટિવ હોય છે અને તે વિભંજન (disintegrate) પામી અન્ય સ્થાયી તત્વોમાં પરિણમે છે. આવાં વિભંજનો ઋણ વીજ-ભારિત બીટા-કણો કે વીજભારહીન ન્યૂટ્રૉન અને ગામા-કિરણોના ઉત્સર્જન સાથે થાય છે. આમ રિએક્ટરના પ્રક્રિયક હાર્દમાં અવિરત ચાલતી ન્યૂક્લિયર વિખંડન-પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન તેમજ તે પછી વિખંડન-ઘટકોના વિભંજન દરમિયાન વિવિધ વિકિરણો ઉત્પન્ન થતાં રહે છે અને આથી રિએક્ટર કિરણોત્સર્ગી બને છે. ઉત્સર્જિત વિકિરણો પૈકી બીટા-કણો, ન્યૂટ્રૉન, ન્યૂટ્રિનો અને ગામા-કિરણો મુખ્ય છે. તે પ્રત્યેક અલગ અલગ ભેદનશક્તિ અને આયનીકરણશક્તિ ધરાવે છે અને તેથી સજીવ સૃષ્ટિને હાનિ પહોંચાડી શકે છે.

તમામ વ્યવહારુ સંજોગોમાં તેમજ અકસ્માતના સમયે સજીવ સૃષ્ટિ પર ઓછામાં ઓછો, માન્ય હદથી પણ ઓછો, વિકિરણસંપાત થાય તેવા સુરક્ષિત અને લઘુતમ કિરણોત્સર્ગવાળા અને અકસ્માતની નહિવત્ શક્યતાવાળા રિએક્ટરની રચના અને પરમાણુ-ઊર્જામથકનું નિર્માણ કૌશલ્યપૂર્વક કરાય છે. આ માટેની અનેક તકેદારીઓ પૈકી રિઍક્ટરના સ્થળની પસંદગી, કિરણોત્સર્ગ-રહિત સુરક્ષિત રિએક્ટરની રચના, તેના કાર્ય અને નિભાવ દરમિયાનની સલામતી, નિષ્ક્રિય અને મૃત રિએક્ટરની સુરક્ષા, કિરણોત્સર્ગી બગાડનો અને વિસર્જિત રિએક્ટરના ભંગારનો હાનિરહિત નિકાલ જેવી તકેદારીઓ મહત્વની છે.

ભૂકંપરહિત પ્રદેશના સખત ભૂતલ ધરાવતા, ઘનિષ્ઠ માનવવસ્તીથી દૂરના ભાગમાં, રિએક્ટરના ભાગોને ઠારવા વિપુલ પ્રમાણમાં પાણી મળી રહે તેવી જગ્યા પરમાણુ-ઊર્જામથક માટે પસંદ કરવામાં આવે છે. સામાન્યત: આ સ્થળ લશ્કરી શસ્ત્રભંડારો, હવાઈ મથકો, મૂલ્યવાન સ્મારકો અને અભયારણ્યોથી દૂર હોય છે. આ ઉપરાંત ત્યાં જવા માટે માર્ગવ્યવસ્થા, સ્વચ્છ પાણી અને નિર્માણ-દ્રવ્યોની સુલભતા તેમજ નજીકમાં વીજપુરવઠાની માગ સ્થળની પસંદગી માટેનાં અન્ય પરિબળો છે.

રિએક્ટરનો કિરણોત્સર્ગ ખાળવા અનેકવિધ આડશોનો ઉપયોગ થાય છે. ઈંધણનાં કવચ કે આવરણ અને શીલ્ડ તેનાં ઉદાહરણો છે. વળી રિઍક્ટર અને સંલગ્ન રેડિયોએક્ટિવ યંત્રસામગ્રીને દ્વિસ્તરીય પાત્રમાં રખાય છે, જે બે મજબૂત દીવાલોનું બનેલું હોય છે. આ બે સ્તરો વચ્ચેની જગ્યામાં હવાનું દબાણ વાતાવરણના દબાણથી ઓછું રાખવામાં આવે છે, જેથી અંદરના સ્તરનો વિકિરણ ચુવાક બહારના વાતાવરણમાં પ્રવેશી ન શકે. આ સિવાય પણ રિએક્ટરની મકાનની અંદરનું હવાનું દબાણ વાતાવરણના દબાણથી ઓછું રાખી પ્રવેશદ્વારનું ઍર-લૉકથી નિયમન કરીને વાતાવરણને વિકિરણ-પ્રદૂષણથી મુક્ત રખાય છે. રિએક્ટરના પ્રકારને ધ્યાનમાં રાખી તેની આસપાસના યોગ્ય વિસ્તારને નક્કી કરવામાં આવે છે.

ન્યૂક્લિયર રિએક્ટરને લગતી જોખમી આકસ્મિકતાઓ પૈકી (1) વિખંડન-શૃંખલા-પ્રક્રિયા બેકાબૂ બનવી, (2) ઈંધણમાં ભંગાણ થવું કે તેનું પીગળી જવું અને (3) રિએક્ટરના ભાગો પીગળી જઈ બાષ્પ થવા – એ મુખ્ય છે. આ તમામથી રેડિયોઍક્ટિવ વિખંડન-ઘટકો અને વિકિરણ બહાર નીકળી આવે છે.

રિએક્ટર-ઊર્જાને કાબૂમાં રાખી રેડિયોઍક્ટિવ ઘટકો બહાર ન નીકળે તે જોવાનું રહે છે. એક સેકન્ડના હજારમા ભાગમાં રિએક્ટરને  નિષ્ક્રિય કરી દેતી અને પીઠબળ ધરાવતી આબદ્ધ નિયમન અને રક્ષણ-વ્યવસ્થાઓ વિકિરણના પ્રદૂષણને ઓછામાં ઓછી કક્ષાએ રાખે છે.

સલામત રીતે નિયત દરે ઊર્જા મેળવવા રિએક્ટરને કાર્યોન્મુખ કરવા કે કાર્યરત રિએક્ટરને નિષ્ક્રિય બનાવવા પ્રક્રિયક હાર્દમાંના ન્યૂટ્રૉનની સંખ્યા નિયંત્રિત કરાય છે. આ માટે ભારે પ્રમાણમાં ન્યૂટ્રૉન શોષી લેતાં બૉરોન, કૅડમિયમ, હાફનિયમ કે ગોડોલિનિયમ જેવાં દ્રવ્યોના બનેલા સળિયા(કે પ્લેટ)નો ઉપયોગ થાય છે. આ સળિયા બે પ્રકારના હોય છે : નિષ્ક્રિય રિએક્ટરના પતરી (shim) જેવા સળિયા પૂર્ણતયા પ્રક્રિયક હાર્દમાં રહેલા હોય છે. રિએક્ટરને કાર્યાન્વિત કરવા આ પતરી જેવા સળિયા ક્રમશ: બહાર કાઢવામાં આવે છે. રિએક્ટર ક્રિટિકલ બને તે સ્થિતિમાં તેમને સ્થિર કરી દેવાય છે. મોટા પ્રમાણના ઊર્જા-દરનું નિયમન પતરી જેવા સળિયાથી કરાય છે. ન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયા દરમિયાન ઈંધણનો ક્ષય થતો હોય છે અને તે દરમિયાન વિષ-દ્રવ્યો ઉત્પન્ન થતાં હોય છે, જેનાથી વિપરીત અસરો થાય છે. આવા સૂક્ષ્મ ફેરફારોના નિરાકરણ માટે સલામતી સળિયાનો ઉપયોગ થાય છે.

રેડિયોઍક્ટિવ બગાડનો નિકાલ : ન્યૂક્લિયર ઈંધણના ખોદકામથી માંડીને, ન્યૂક્લિયર રિએક્ટરના કાર્ય અને નિભાવ અને તે પછીના મૃત રિએક્ટરના વિસર્જન સુધીના તમામ તબક્કાના ન્યૂક્લિયર ઉદ્યોગોથી, ભિન્ન પ્રકારના અલગ અલગ જથ્થા અને કદમાં ઉત્પન્ન થતા અનિચ્છનીય ઘન, પ્રવાહી કે વાયુ પદાર્થોને રેડિયોઍક્ટિવ બગાડ (radioactive waste) કે ટૂંકમાં રેડવેસ્ટ કહે છે.

જથ્થા અને રેડિયોઍક્ટિવિટી પ્રમાણે રેડવેસ્ટને (1) નિમ્ન-સ્તરીય, (2) મધ્યમ-સ્તરીય અને (3) ઉચ્ચ-સ્તરીય બગાડ – એમ ત્રણ પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે.

આશરે 30 વર્ષથી ઓછા અર્ધજીવનકાળવાળાં અને આલ્ફા (α or alpha) કણોનું ઉત્સર્જન કરતાં તત્વો કે નહિવત્ માત્રામાં દીર્ઘજીવી તત્વો ધરાવતું નિમ્ન-સ્તરીય રેડવેસ્ટ રેડિયોઍક્ટિવ પદાર્થોના સંપર્કમાં આવેલાં મોજાં, ઍપ્રન, પગરખાં, મસોતાં, ડૂચા, માટી, ઓજારો, બાંધકામનાં દ્રવ્યો, પ્રવાહી કે વાયુનું બનેલું હોય છે. આમાં ટ્રિટિયમ, આર્ગોન – 41, કોબાલ્ટ – 60, ક્રિપ્ટૉન – 85 અને રુબિડિયમ – 106 હોય છે. આ રેડવેસ્ટના કિરણોત્સર્ગથી રક્ષણ મેળવવું સરળ છે.

મધ્યમ-સ્તરીય રેડવેસ્ટનાં દ્રવ્યો વધુ ભ્રષ્ટ હોય છે અને તેથી વિશેષ રેડિયોઍક્ટિવ હોય છે. આના કિરણોત્સર્ગથી બચવા આવરણ (shielding) જરૂરી છે. આ રેડવેસ્ટ વપરાયેલાં રેઝિન, રાસાયણિક પ્રક્રિયકો કે સાધનો, ઈંધણનાં કવચ/આવરણો, ધાતુના ટુકડા, વપરાયેલા ઈંધણના સંગ્રાહકના સાંદ્ર અવમળ અને ઈંધણ-પુનર્નિર્માણ-પ્લાન્ટમાં ઉત્પન્ન અન્ય બગાડનું બનેલું હોય છે.

વપરાયેલા ઈંધણ અને તેના પુનર્નિર્માણથી ઉદભવતા અવશેષોથી ઉચ્ચ-સ્તરીય રેડવેસ્ટ બને છે. આમાં વિખંડનની નીપજ, ઍક્ટિનાઇડ્ઝ અને ટ્રાન્સ્યુરેનિક્સ આવેલાં હોય છે. અતિપ્રબળ રેડિયોઍક્ટિવિટી અને અતિ ઉચ્ચ ઉષ્મા ધરાવતો આ દીર્ઘજીવી રેડવેસ્ટ વર્ષો સુધી ગરમ રહે છે. આના કિરણોત્સર્ગથી બચાવસઘન રક્ષણાત્મક કવચ (shielding) જોઈએ.

વપરાયેલા ઈંધણનું પુનર્નિર્માણ અને મૃત રિએક્ટરનું વિસર્જન વિશાળ જથ્થામાં રેડવેસ્ટ પેદા કરે છે અને તેનો સલામત નિકાલ વર્ષોની સમયાવધિ માંગે છે. કેટલાંક મધ્યમસ્તરીય અને તમામ ઉચ્ચ-સ્તરીય રેડવેસ્ટ વર્ષો સુધી કિરણોત્સર્જન કરે છે અને તેથી સજીવ સૃષ્ટિ માટે તે પડકારરૂપ બની રહે છે.

નિમ્ન-સ્તરીય અને મધ્યમ-સ્તરીય રેડવેસ્ટનાં વિભાજન, સ્થળાંતર-સંગ્રહ, ટ્રીટમેન્ટ અને નિકાલ માટેનું વ્યવસ્થાતંત્ર પરમાણુ-ઊર્જામથક સાથે જ સંલગ્ન હોય છે.

નિમ્ન-સ્તરીય રેડવેસ્ટના નિકાલ માટે ડી. ડી. સ્ટ્રૅટેજી (dilution and dispersion strategy) અપનાવાય છે. વાયુરૂપ રેડવેસ્ટને અતિસૂક્ષ્મ ગળણી(filter)માંથી પસાર કરી વાતાવરણમાં છોડી દેવાય છે. પ્રવાહી રેડવેસ્ટને ગળણીથી ગાળી, તેની સાંદ્રતા ઘટાડીને યોગ્ય દેખરેખ હેઠળ નદી, તળાવ કે દરિયામાં ઠાલવવામાં આવે છે.

મધ્યમ-સ્તરીય અને ઉચ્ચ-સ્તરીય રેડવેસ્ટના નિકાલ માટે સી. સી. સ્ટ્રૅટેજી (concentration and containment strategy) અપનાવાય છે.

મધ્યમ-સ્તરીય પ્રવાહી રેડવેસ્ટને સાંદ્ર કરીને સિમેન્ટમાં ઢાળવામાં આવે છે. ઘન રેડવેસ્ટને ભૂગર્ભસ્થિત એસ. એલ. આર.(shallow land repositories)માં ભંડારવામાં આવે છે અને તે પાણીના અંત:સ્રોતોના સંપર્કમાં ન આવે તેની તકેદારી રખાય છે.

ઉચ્ચ-સ્તરીય રેડવેસ્ટના નિકાલ માટે પ્રથમ તેને ઘનરૂપ બનાવવામાં આવે છે અને તે માટે વિટ્રિફિકેશનથી વિટ્રોસિરૅમિક્સ, સીનરોક જેવી ખનિજો ધરાવતાં કૃત્રિમ દ્રવ્યો અને સિરૅમિક્સમાં સ્થગિત કરાય છે. ત્યારબાદ તેને સજીવ સૃષ્ટિ અને પાણીના સ્રાવથી દૂર આવેલી ખાલી થયેલી ખાણો કે ભૂગર્ભ ટનલમાં કે દરિયામાં ખૂબ ઊંડાઈએ ઠાલવવામાં આવે છે.

રેડવેસ્ટના હાનિરહિત અને પૂર્ણતયા ભયમુક્ત કાયમી નિકાલની સમસ્યા હજુ હલ થઈ નથી. રૉકેટ વડે રેડવેસ્ટને અંતરીક્ષમાં ધકેલી દેવાનું પણ સૂચવાયું છે.

આશરે 30થી 40 વર્ષ બાદ રિએક્ટરનું જીવન પૂરું થાય છે. તેની કાર્યરત અવસ્થા દરમિયાનના ન્યૂટ્રૉનના સતત મારાને કારણે રિઍક્ટર વેસલના આંતરિક ભાગો અને સંલગ્ન માળખું, પરમાણુ-ઊર્જામથકના આશરે 15 % ભાગો પ્રેરિત રેડિયોઍક્ટિવિટી ધરાવતા થઈ જાય છે. બાકીના 85 % ભાગો અલગ કરી નિરંકુશપણે ફરીથી વાપરી શકાય છે. મૃત રિએક્ટરમાંથી ઈંધણ, શીતક અને સરળતાથી લઈ શકાતાં અન્ય રેડિયોઍક્ટિવ દ્રવ્યો બહાર કાઢી લીધા પછી બાકી રહેતા સમગ્ર માળખાને બંધ (seal) કે એન્ટૉમ્બ કરાય છે અને આશરે 30 વર્ષ પછી તે તોડીને તેનું વિસર્જન કરી શકાય છે.

ભારતમાં પરમાણુ–ઊર્જા : ભારતની પ્રજાની સુખાકારી માટે પરમાણુ-ઊર્જાના વિકાસ, નિયમન અને ઉપયોગ માટેનો આદેશ પરમાણુ-ઊર્જા પંચ(Atomic Energy Commission)ને 1948માં અપાયો. લાંબા ગાળાના વીજઉત્પાદનના લક્ષ્ય માટે વિપુલ પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ થોરિયમના ઉપયોગને ધ્યાનમાં રાખીને ભારતે શ્રેણીબદ્ધ પરમાણુઊર્જા-વિકાસ-યોજના કરી છે.

યોજનાના પ્રથમ સોપાનમાં પ્રાકૃતિક યુરેનિયમનો ઈંધણ તરીકે ઉપયોગ કરી કૅન્ડુ (CANDU or Pressurised Heavy Water) રિએક્ટરથી વીજઉત્પાદન કરાશે. આનાથી વીજશક્તિ ઉપરાંત ભવિષ્ય માટે ઈંધણ પ્લૂટોનિયમ મળે તેમજ મોટાભાગનું ઉપયોગ થયા વગરનું પ્રાકૃતિક યુરેનિયમ પાછું મળે. દ્વિતીય સોપાનમાં પ્લૂટોનિયમ ઈંધણ તરીકે વાપરી ઝડપી પ્રજનક ભઠ્ઠી(fast breeder reactor)થી વીજઉત્પાદન કરાશે અને સાથે તેમાં કંબલ રૂપે રાખેલા યુરેનિયમનું પ્લૂટોનિયમમાં કે થોરિયમનું યુરેનિયમ-233માં પરિવર્તન કરાશે. યોજનાના તૃતીય સોપાનમાં યુરેનિયમ-233 ઈંધણ વાપરી, કંબલ રૂપે થોરિયમના યુરેનિયમ-233માંના રૂપાંતર સાથે વીજઉત્પાદન અને વિશેષ યુરેનિયમ-233 મેળવાશે.

વિવિધ પ્રકાર પૈકી કૅન્ડુ રિએક્ટરની પસંદગી માટે નિમ્નલિખિત કારણો અપાય છે :

(1) ભારતમાં સુપ્રાપ્ય, ઓછી પ્રતિક્રિયાવાળા અને વિશેષ સલામત એવા પ્રાકૃતિક યુરેનિયમને કૅન્ડુમાં વાપરી શકાય છે. (2) ગ્રૅફાઇટની સરખામણીમાં વધુ સલામત એવું ‘હેવી વૉટર’ (heavy water or deuterium oxide) વિમંદક તરીકે કૅન્ડુમાં વપરાય છે અને (3) તેની કાર્યરત અવસ્થામાં ઈંધણ ગોઠવી શકાય છે. (4) તેનો ન્યૂટ્રૉન-વ્યય લઘુતમ છે અને (5) તે વિશેષ માત્રામાં પ્લૂટોનિયમ આપે છે.

ભારતનું પ્રથમ પરમાણુ-ઊર્જામથક મહારાષ્ટ્રમાં તારાપુર ખાતે બન્યું અને તે બૉઇલિંગ વૉટર રિએક્ટરના બે એકમો વડે 420 મેગાવૉટ વીજશક્તિ ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. તે ઈંધણ તરીકે સમૃદ્ધ (enriched) યુરેનિયમ વાપરે છે. અન્ય પરમાણુ-ઊર્જામથકો રાજસ્થાન, તમિળનાડુ, ઉત્તરપ્રદેશ અને ગુજરાત રાજ્યમાં આવેલાં છે અને તે તમામ કૅન્ડુ રિએક્ટર એકમોની જોડ ધરાવે છે. ગુજરાતસ્થિત કાકરાપાર ઍટૉમિક પાવરસ્ટેશન સૂરત શહેરથી પૂર્વ દિશામાં 85 કિમી.ના અંતરે આવેલું છે અને તેની ઉત્પાદન-ક્ષમતા 470 મેગાવૉટ વીજશક્તિની છે.

પરમાણુઊર્જાના ક્ષેત્રે જાણકારી ધરાવતા પ્રથમ સાત દેશોમાં ભારતનું સ્થાન છે. એકવીસમી સદીની શરૂઆતમાં ભારત વીજશક્તિનો દસમો ભાગ પરમાણુઊર્જા વડે મેળવશે તેવી ધારણા છે.

વિપિન ઓઝા